影响功图法油井计量系统计产结果的误差分析

影响示功图动液面准确性原因分析及仪器故障排除作者：冯克丘来源：《中国科技博览》2019年第09期[摘要]示功图及动液面可有效反映油井的供液能力，根据其变化结合油井的生产数据，也能反应油井的砂卡等情况。

因此经常监测示功图动液面并准确分析，适当调整生产参数、结合各项常规措施，能有效发挥采油井的生产能力。

但在实际生产中，由于受诸多因素的影响，部分采油井功图液面测试结果的准确度不够，本文从影响测试结果的原因进行分析，从软件使用、测试工艺等方面提出措施，提高测试水平。

[关键词]采油井；示功图；动液面；测试中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0386-011 前言随着油田开发持续性发展，各种测试仪器因工作需要被应用到现场，近几年测试仪器基本都是由三部分组成，即手持仪、传感器和井口连接器，附件为液面线、功图线。

根据仪器工作原理分析测试功图液面精度不够原因，针对具体问题进而改进操作方式，可有效提高资料准确度。

2测试不准确原因分析通过功图液面测试过程分析，造成结果不准确主要有以下三种原因：2.1仪器原因及故障排除灵敏度调节不当，造成自激发生；井口连接器有油污，微音器脏没有及时清理，传感器左侧灯亮，人为损坏碰撞造成右侧灯亮（见下图）；操作后无反应，多为传感器手持芯片损坏；功图出现变形，说明没有及时矫正载荷；激发井口连接器无波（见下图），为微音器损坏或堵塞；有液面但反射波不清楚（见下图），仪器灵敏度有故障；测试液面无法激发，说明手持仪芯片有故障，多为震动或碰撞生成。

2.2套管问题测不出准确液面套管气大，没有开油套联通让套管气进干线；单流阀损坏，导致油套联通产生倒灌；冬季没有防冻措施不足导致井口冻、套管冻，调参不及时或沉没度控制不合理，井口下半部结冻，测试仪器误以为是液面波，这些原因都会造成液面波和反射波重复出现（见下图），影响测试资料准确性。

2.3井下原因套管变形，管柱结蜡严重，测试过程中也会误将其结蜡部分认为是反射波。

示功图量油技术的现场应用及存在问题苑习之（采油工艺研究院采油工艺研究室）1．前言示功图的计算机诊断技术是六十年代采油工程上重大成果之一。

目前，这项技术在美国、加拿大、委内瑞拉、哥伦比亚等国，已作为检测抽油系统工况不可缺少的手段之一，在油田广泛地应用着。

计算机诊断技术的出现，标志着示功图的解释工作由高度取决于分析人员的技巧和经验的定性分析阶段，发展到了科学的定量分析阶段，并为最优化抽油技术和抽油井监测与控制管理阶段开辟了道路。

通过对示功图，特别是泵示功图的计算、分析，可以准确地获得抽油系统的井下设备、地面设备和油井本身的工作动态。

这是一种科学的定量分析方法，所得到的结果基本上是消除了人为因素影响的结果，它与分析人员的技巧和经验无关，也不再需要根据在光杆上得到的示功图，来猜测抽油系统的井下工作状况。

目前，世界各国普遍地应用着有杆泵抽油设备。

有杆泵抽油设备约占机械采油井的80%以上，如何及时、准确地了解有杆泵抽油系统（包括地面设备、井下设备和油井本身）的工作状况，对提高抽油效率、降低机械采油成本和提高油井产量具有非常重大的现实意义。

为此，抽油系统工况的检测方法的研究一直是国外采油工程技术人员的一个重要研究课题。

经过几十年的研究，抽油系统工况的检测方法有了相当大的发展。

随着油田开发工作的进展，大部分油井停喷后必须采取机械采油的方式来生产。

当前，机械采油方式中，有杆泵抽油机井占全国油井总数的94%；即使下电潜泵生产井数较多的油田如中原油田，抽油机井也占总生产井树的80%以上。

低压、低渗透、低产量的油田全部采用有杆泵生产。

由于抽油机井生产状况复杂，深井泵下入油井深处（从全国统计数据来看，平均的泵挂深度1500m 之多，浅的油田600~800m，而中原油田的抽油井较深，平均泵挂在1650m。

目前国内泵挂最深的井已超过3000m，对于下玻璃钢抽油杆生产的油井，泵挂深度很容易超过3000m，油井还可增产）。

泵的工作状况是否正常，必须使用诊断仪器来测试，用动力仪或诊断仪来测井下功图判断泵况，用回声仪测井下液面判断深井泵是否沉没在液面以下工作，还可以测电机电流或采用井口憋压方法来判断生产状况。

功图法油井计量技术概况功图法油井计量技术功图法量油技术开发背景长庆油田油井单井计量以双容积单量为主，双容积单井计量系统组成及地面流程复杂，控制部分易损坏，故障率高，电磁执行机构漏失严重，计量误差较大，且地面流程一次性投资大，维护困难，又不能实现计量数据远传和实时检测，人为影响因素多。

功图法量油技术开发背景2000年以来，长庆油田相继开发的一些小区块或出油点，地理位置较为偏远，油井分散、数量少、产量低．部分区块含水较高。

若按常规模式建立完善的地面流程会造成亏损经营。

为了降低投资、节约成本，提高油田管理水平，2000年，长庆油田公司油气工艺技术研院与西安威正电子科技有限公司联合提出了一种采用“功图法”计量单井产量的计算方式和测试方法，研制开发了一套基于这种方法的综合测试系统和相应的配套计量软件。

经过不断地研究和实践，该技术目前已在全油田共建数据处理点100多个，管理油井4000多口，在油田生产中发挥着重要作用。

功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况功图法油井计量技术地面示功图 建立定向井条件下油管、抽油杆、液体三维力学、数学模型结合油井液体性质、抽油机型号、冲程、冲次、杆柱组合等主要参数泵功图采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别泵有效冲程结合油层物性及生产参数油井产液量功图法油井计量系统技术原理图全天候采集井口位移与载荷数据㈠ 基本原理功图法量油技术是依据抽油机井深井泵工作状态与油井产液量变化关系，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统（三维振动系统：包含抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励（地面功图）产生响应（泵功图）。

一、功图法油井计量技术理论研究功图法油井计量技术抽油杆连接条件连接条件油管液柱连接条件 地面功图泵功图地面折算有效排量泵功图识别模块有杆泵抽油系统建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型，该模型能计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而求出地面折算有效排量。

降低功图法计产误差的方法王秀芝【摘要】@@%分析影响功图法计产误差的主要因素,根据功图载荷变化情况,研究出4种不同油井计产误差的修正方法,降低了计产误差,提高了功图法计产的准确度.功图正常的井,功图法计产误差较小,可实现单井计量.但是特殊类型的功图,计产误差较大,影响措施效果及开发方案的制定.对供液不足功图应用“S”修正法,蜡影响功图应用“A”修正法,抽喷、接近抽喷或油管漏失功图应用“P”修正法,可有效降低计产误差.应用修正法后计产误差降低13.3个百分点.该方法可推广到全部抽油机井,效果较好.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)012【总页数】2页(P57-58)【关键词】抽油机井;功图法;计产;误差;修正【作者】王秀芝【作者单位】大庆油田采油四厂【正文语种】中文功图法计量技术只应用于环状流程、井口挂接流程等简化流程不能单独计量的井计产，其减少了用工总量并降低了投资。

但与容积法计产对比，误差最大的井达到800%，严重影响指标的完成，给编制油田开发方案带来难度。

因此，缩小功图法计产误差，增强功图法计产适应性，十分必要。

分析影响功图法计产误差的主要因素，根据功图载荷变化情况，研究出4种不同油井的计产误差修正方法[1]，降低了计产误差，提高了功图法计产的准确度。

统计功图法与容积法（流量计量油计产）计产方法，计产误差在30%以内的井，占测产总井数的41.9%。

分析认为，功图反映正常、最大、最小载荷线与理论载荷线接近时，功图法计产产量相对误差较小。

例如某1井功图计产26t/d，容积法计产为29t/d，计产误差仅为10%。

功图量油曲线见图1。

分析发现有4种非正常功图计产误差较大。

根据功图载荷变化情况分析研究计产误差大的原因，进行修正，提高计产准确性。

2.1 蜡影响功图计产例如某2井容积法计产量油2～3t/d，而功图法计产为10t/d，计量误差为233%～400%。

功图量油曲线见图2。

油井示功图测试中出现的问题及解决方法本文针对青海油田抽油机井现场示功图资料录取存在的问题进行分析，通过分析找出解决问题的方法，以此来保证油井示功图录取成功率。

关键词：抽油机井示功图综合测试仪传感器前言采油生产过程中动态分析分为区块、单井动态分析，对单井的分析，主要是进行地层潜力、地面设备和井下工况分析，明确诊断现存的问题，并且提出相应的解决措施。

对井下工况的判断，现场简单的方法是操作人员用手摸光杆、看光杆颜色、听出油声音、憋压等方式来判断是否正常生产，这种简单的方法只能大致判断泵况。

1927年发明了光杆动力仪检测方法，也就是示功图检测法，它是通过测取光杆的载荷与位移关系曲线，分析抽油设备工作状况。

因这种方法具有操作简单、使用方便、可检测的内容较广等特点，早已成为世界各国检测有杆泵抽油井工作状况的有效手段，至今仍在许多国家广泛应用。

随着测试环境的变化，各种各样复杂因素影响着测试的准确性，有些是操作的问题，有些是设备的因素，通过分析找出问题所在，并加以解决。

一、示功图及综合测试仪1.1示功图示功图就是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线；它是解释抽油机井的深井泵的抽吸状况的最有效的手段，有理论示功图和实测示功图；通过比较直观的图形分析，可以判断抽油机井工作状况。

1.2目前所用的SF-5综合测试仪目前青海油田多数使用的是SF-5型综合测试仪，是用于诊断采油生产专业化智能测试仪，在计算机应用的基础上结合目前油田测试的要求及发展方向进行了研究和开发。

检测抽油机井的工作状况，优选抽吸参数为油井的科学管理提供可靠依据。

现场录取资料时，综合测试仪与手持传感器配套使用，测试示功图及漏失曲线，将录取的资料保存在测试仪中，将数据下载到计算机上进行分析，以判断深井泵的工作状况。

二．现场实际测试遇到的问题与解决方法2.1.操作综合测试仪出现的问题及解决方法实际测试中仪器使用环境比较复杂，综合测试仪与配套手持传感器现场操作会出现各种状况。

油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。

这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。

(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。

抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。

相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。

抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。

采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。

通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。

自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。

1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。

下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。

“功图法”油井测试系统的误差分析王在强1　李建廷2,3　潘宏文3(1石油大学(华东)　2长江大学　3长庆油田采油二厂)摘　要　本文从系统误差和不确定度的定义出发,分析了“功图法”测试系统误差产生的原因。

针对影响系统误差的几个因素,提出减小系统误差的改进措施,以期达到提高油井测试准确度的目的。

关键词　误差分析;计量;不确定度;西峰油田0引　言“功图法”油井测试系统是借助于安装在井口的负荷和位移传感器来完成示功图数据录取的,是基于示功图测试数据正确的基础上进行泵功图分析及产液量计算的。

在实际测试过程中,由于传感器的精度及元器件的稳定性、测试方法及测试条件的客观影响,以及测试环境、测试人员操作水平等因素造成的影响,会产生计量误差。

1误差分析“功图法”油井测试系统主要由多个电子元器件部分组成,每个单元的误差都要影响总的测量误差。

另外,每个单元误差的来源不一,既有确定性,也有不确定性,综合起来对测试产生一个总的影响。

本文通过分析产生误差来源和现场测试数据,然后采取相应的措施,从而有效提高油井测试准确度。

1.1测量误差测量误差分为:系统误差、随机误差和粗大误差。

粗大误差在计量软件中已将其剔除,因此对计算结果的影响可以忽略,只需考虑系统误差和随机误差对计量准确度带来的影响。

1.1.1系统误差由于误差的大小和方向的不确定性,因此将油井功图法测试系统归为不定系统,采用绝对值和法对它进行误差估算,其具体算法如下: e=∑ni=1e i⑴其中:e,系统总误差;ei,第i部分(或步骤)误差;n,系统误差的组成总数。

例如:功图法计量系统各个部分误差ei如下:数据采集部分:负荷传感器0.5%,位移传感器0.5%。

通信部分:1%。

计量软件:3%。

测试制度:3%则系统误差可用下式估计:e=2×0.5100+1100+3100+3100=81001.1.2随机误差随机误差用方和根法表示如下: σ=∑ni=1σ2i⑵其中:σ,系统随机误差;σi,变量引入给计量结果的标准偏差。